電動(dòng)汽車(chē)的電池你懂多少？這篇文章讓你不盲目

新能源汽車(chē)時(shí)代拉開(kāi)大幕，不少人開(kāi)始考慮買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)和燃油車(chē)，外觀上區(qū)別不大，開(kāi)起來(lái)感覺(jué)也差不多，但車(chē)殼子里邊裝的東西，完全是兩碼事。

平時(shí)我們愛(ài)說(shuō)汽車(chē)有“三大件”：發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、底盤(pán)；到了電動(dòng)車(chē)上，“三大件”就變成了：電池、電機(jī)、電控，如果再加上底盤(pán)，就成了“四大件”。

▲電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力提供方式與燃油車(chē)完全不同

電動(dòng)汽車(chē)“三大件”又稱(chēng)“三電”，“三電”占了電動(dòng)汽車(chē)成本的50%左右，而電池又占“三電”成本的70%左右。買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)，超過(guò)三分之一的錢(qián)是買(mǎi)了電池，花錢(qián)不說(shuō)，電池決定了電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航、充電速度等核心性能，還事關(guān)大家議論紛紛的電動(dòng)汽車(chē)安全問(wèn)題——

不懂點(diǎn)電池，買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)是不是有點(diǎn)盲目了呢？

鋰電分兩種：磷酸鐵鋰、三元鋰

能到車(chē)管所上牌的正規(guī)電動(dòng)汽車(chē)，用的都是鋰電池。準(zhǔn)確地說(shuō)，是鋰離子電池。

為啥叫鋰離子電池？因?yàn)檫@種電池的充放電過(guò)程，就是鋰離子在正負(fù)極之間來(lái)回搬家的過(guò)程。電池的正負(fù)極，就是鋰離子的兩個(gè)家，充電時(shí)，鋰離子從正極搬到負(fù)極里住，放電時(shí)，又從負(fù)極搬回正極里住。

▲鋰離子電池充電示意

鋰離子電池，是目前最技術(shù)最先進(jìn)的電池之一。這種電池能量密度高，能存的電就多；循環(huán)壽命長(zhǎng)，能充放電的次數(shù)就多，用的年頭也長(zhǎng)。

現(xiàn)在用在電動(dòng)汽車(chē)上的鋰電池，主要是兩種：磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。

名子一聽(tīng)就讓人心慌，瞬間想找出中學(xué)化學(xué)課本復(fù)習(xí)一下。算了，化學(xué)沒(méi)學(xué)好也沒(méi)關(guān)系，畢竟買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)不用先去答一張化學(xué)試卷。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，“磷酸鐵鋰”、“三元鋰”，說(shuō)的是電池的正極材料。

這兩種東西，都是鋰的復(fù)合氧化物。

磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，不能簡(jiǎn)單說(shuō)哪種好，只能說(shuō)各擅勝場(chǎng)。磷酸鐵鋰電池勝在壽命長(zhǎng)、安全性好、成本低，但能量密度和低溫性能稍遜；三元鋰電池勝在能量密度大，存電多，但安全性和壽命稍遜。

▲磷酸鐵鋰電池的壽命長(zhǎng)、安全性好（圖片來(lái)自江淮汽車(chē)官網(wǎng)）

現(xiàn)在電動(dòng)汽車(chē)都在比賽誰(shuí)的續(xù)航長(zhǎng)，所以，能量密度高、存電多的三元鋰電池就成了主流。2017年以前，磷酸鐵鋰電池的份額還高達(dá)70%以上，到2018年，三元鋰電池的份額就超過(guò)磷酸鐵鋰，現(xiàn)在市面上的這些家用電動(dòng)汽車(chē)，滿眼都是三元鋰了。

別急，磷酸鐵鋰電池未必不能翻身，這事兒下文再說(shuō)。

三元鋰的523、622、811

都叫三元鋰電池，但三元鋰跟三元鋰也不一樣。

為什么叫三元鋰電池？很簡(jiǎn)單，因?yàn)殡姵氐恼龢O材料是三元鋰；什么是三元鋰？就是有三種元素，和鋰?yán)瓗徒Y(jié)派，組成了復(fù)合氧化物小團(tuán)伙。

說(shuō)是三元，也不是固定的某三種元素，而是分了門(mén)派。現(xiàn)在主要有兩個(gè)山頭：鎳鈷錳算一個(gè)，鎳鈷鋁算一個(gè)。

先說(shuō)鎳鈷鋁。我國(guó)搞鎳鈷鋁（按元素的縮寫(xiě)，業(yè)內(nèi)又稱(chēng)NCA）的時(shí)間比較短，這種電池有一些技術(shù)壁壘，目前主要是日本和韓國(guó)的企業(yè)在生產(chǎn)，特斯拉現(xiàn)在用的三元鋰電池，就是日本松下提供的鎳鈷鋁電池。

▲特斯拉的電池包，由幾千個(gè)柱狀鎳鈷鋁電芯組成

國(guó)內(nèi)主流的三元鋰電池，是鎳鈷錳電池（業(yè)內(nèi)簡(jiǎn)稱(chēng)NCM）。雖然都叫鎳鈷錳，鎳鈷錳跟鎳鈷錳也不一樣，不一樣的地方，主要是正極材料中，三種東西的比例不一樣。

有心人可能已經(jīng)留意到，在關(guān)于三元鋰電池的新聞報(bào)道中，經(jīng)常出現(xiàn)523、622、811的概念，這些數(shù)字是什么意思呢？

其實(shí)也不復(fù)雜，說(shuō)的就是鎳、鈷、錳所占的比例而已。523，就是鎳50%、鈷20%、錳30%；622，就是就是鎳60%、鈷20%、錳20%；811，就是鎳80%、鈷10%、錳10%；

聽(tīng)到這里，估計(jì)某些理科沒(méi)學(xué)好的同學(xué)又有點(diǎn)兒頭大。沒(méi)關(guān)系，聽(tīng)我這個(gè)文科生接著娓娓道來(lái)。

如果把三元鋰電池拆開(kāi)來(lái)說(shuō)，主要是四部分：正極、負(fù)極、電解液、隔膜。正極和負(fù)極就不說(shuō)了，是個(gè)電池都有，小學(xué)生都知道是什么意思；電解液好比是公路，鋰離子在正負(fù)極之間來(lái)回搬家，就是通過(guò)電解液這條公路；隔膜的原理復(fù)雜些，大家只需要知道，這玩意兒是用來(lái)隔離正負(fù)極的就行，不隔離，不就短路了？

▲鋰離子電池主要由四部分構(gòu)成（圖片來(lái)自三星SDI官網(wǎng)）

三元鋰電池能存多少電，主要看正極材料。正極材料就是鋰離子的家，這個(gè)家的房間多，住的鋰離子就多，電池的容量就大。而房間多不多，主要就是看鎳鈷錳這三種東西的比例怎么搭配。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，“三元”中的鎳，主要管的是容量；鈷，主要管的是壽命（充放電次數(shù)）；錳，主要管的是穩(wěn)定。換句話說(shuō)，鎳多，電池容量就大；鈷多，電池壽命就長(zhǎng)；錳多，電池安全性就好。

▲三元鋰電池的正極材料中，鎳比例越高，電池能量密度就越高

為了提高三元鋰電池的容量，就需要提高正極中鎳的比例。所以你看，鎳的比例在不斷提高 ，從早期的NCM111，到近兩年的NCM523、NCM611，再到今年紛紛上馬的NCM811，電池能量密度越來(lái)越大，鎳用得也是越來(lái)越生猛。

比如蔚來(lái)的ES8用的還是NCM523，ES6就一躍而成NCM811。寶馬的X1 PHEV、廣汽新能源的Aion S、吉利的幾何A等，紛紛用NCM811提升續(xù)航里程，造車(chē)新勢(shì)力當(dāng)然不會(huì)示弱，小鵬、合眾等也有811電池車(chē)型上市。

▲寶馬X1插電混動(dòng)版號(hào)稱(chēng)首款采用811電池的車(chē)型

鎳用得多，鈷和錳的比例必然會(huì)減少。電池的壽命和穩(wěn)定性是不是會(huì)受影響？理論上會(huì)，但從技術(shù)上解決問(wèn)題也不是不可能，誰(shuí)知道呢！

哪種電池誰(shuí)會(huì)是勝者？

現(xiàn)在唱主角的無(wú)疑就是三元鋰電池，而且是“高鎳”的三元鋰電池。

這一方面是政策原因，續(xù)航里程長(zhǎng)、電池能量密度高的電動(dòng)汽車(chē)，能拿到的財(cái)政補(bǔ)貼就多；另一方面是各汽車(chē)廠商要搶風(fēng)頭，搞續(xù)航里程競(jìng)賽，好像誰(shuí)家的車(chē)?yán)m(xù)航長(zhǎng)，誰(shuí)家的技術(shù)就先進(jìn)。

▲蔚來(lái)ES6使用了811高鎳三元鋰電池

隨著補(bǔ)貼政策的“退坡”和退出，三元鋰電池的“高鎳”沖動(dòng)可能會(huì)冷靜一下。而隨著磷酸鐵鋰技術(shù)的進(jìn)步，與三元鋰互爭(zhēng)雄長(zhǎng)也在意料之中。

比亞迪8月份透露，將于明年5-6月份推出的全新一代鐵鋰電池，體積比能量密度將提升50%，壽命長(zhǎng)達(dá)8年120萬(wàn)公里，成本還可以節(jié)約30%。有分析說(shuō)，磷酸鐵鋰的能量密度有望與622三元鋰電池媲美，誠(chéng)如此，再有安全性好、壽命長(zhǎng)、成本低的加持，磷酸鐵鋰電池未嘗不會(huì)再回舞臺(tái)中央。

再過(guò)幾年，就要看固態(tài)鋰離子電池了。固態(tài)鋰電池，電解質(zhì)由液體變成了固體，電容量大、充電速度快，又沒(méi)有電解液泄漏起火的風(fēng)險(xiǎn)，可謂理想的動(dòng)力電池。全球已經(jīng)有幾家公司推出了固態(tài)電池的原型電池，也許三五年之內(nèi)，這種電池就會(huì)異軍突起。